Akun tarkoitus on varastoida energiaa ja vapauttaa sitä haluttuun aikaan. Tässä osiossa tarkastellaan purkautumista eri C-nopeuksilla ja arvioidaan purkaussyvyyttä, johon akku voi turvallisesti mennä. Asiakirjassa huomioidaan myös erilaisia purkautumismerkkejä ja tarkastellaan akun käyttöikää erilaisissa latauskuvioissa.
Sähkökemiallisella akulla on se etu muihin energian varastointilaitteisiin verrattuna, että energia pysyy korkeana suurimman osan latauksesta ja laskee sitten nopeasti latauksen loppuessa. Superkondensaattorissa on lineaarinen purkaus, ja paineilma ja vauhtipyörän tallennuslaite on akun käänteinen antamalla suurimman tehon alussa.Kuvat 1, 2 ja 3kuvaa varastoidun energian simuloituja purkausominaisuuksia.
Useimmat ladattavat akut voivat ylikuormittua hetkeksi, mutta tämä on pidettävä lyhyenä. Akun kestoikä on suoraan verrannollinen rasituksen tasoon ja kestoon, joka sisältää latauksen, purkauksen ja lämpötilan.
Kaukosäätimen (RC) harrastajat ovat erityinen paristojen käyttäjien rotu, joka venyttää "heikkojen" korkean suorituskyvyn akkujen sietokyvyn maksimiin purkamalla niitä 30 C:n C-nopeudella, 30 kertaa nimelliskapasiteettiin verrattuna. Niin jännittävää kuin RC-helikopteri, kilpa-auto ja nopea vene voivat olla; pakkausten elinajanodote on lyhyt. RC-harrastajat ovat hyvin tietoisia kompromissista ja ovat valmiita sekä maksamaan hinnan että kohtaamaan lisäturvariskejä.
Saadakseen maksimaalisen energian painoa kohden droonien valmistajat hakeutuvat suurikapasiteettisiin kennoihin ja valitsevat Energy Cell -kennon. Tämä on toisin kuin teollisuudenalat, jotka vaativat raskaita kuormia ja pitkää käyttöikää. Nämä sovellukset sopivat vankempaan tehokennoon pienemmällä kapasiteetilla.
Purkaussyvyys
Lyijyhappo purkautuu 1,75 V/kenno; nikkelipohjainen järjestelmä 1.0V/solu; ja suurin osa Li-ionista 3.{7}}V/kenno. Tällä tasolla noin 95 prosenttia energiasta kuluu, ja jännite putoaisi nopeasti, jos purkautuminen jatkuisi. Suojatakseen akkua ylipurkautumiselta useimmat laitteet estävät toiminnan määritetyn purkautumisjännitteen yli.
Kun kuormaa puretaan purkamisen jälkeen, terveen akun jännite palautuu vähitellen ja nousee kohti nimellisjännitettä. Erot metallien affiniteetissa elektrodeissa tuottavat tämän jännitepotentiaalin myös akun ollessa tyhjä. Parasiittikuorma tai korkea itsepurkautuminen estää jännitteen palautumisen.
Suuri kuormitusvirta, kuten porattaessa betonin läpi sähkötyökalulla, alentaa akun jännitettä ja purkautumisjännitteen kynnys asetetaan usein alhaisemmaksi ennenaikaisen katkeamisen estämiseksi. Katkaisujännitettä tulee myös alentaa purettaessa erittäin kylmissä lämpötiloissa, koska akun jännite laskee ja akun sisäinen vastus nousee.
Lyijyakun ylilataus voi tuottaa rikkivetyä, väritöntä, myrkyllistä ja syttyvää kaasua, joka haisee mädälle munalle. Rikkivetyä esiintyy myös orgaanisen aineen hajoamisen aikana suoissa ja viemärissä, ja sitä on vulkaanisissa kaasuissa ja maakaasussa. Kaasu on ilmaa raskaampaa ja kerääntyy huonosti tuuletettujen tilojen pohjalle. Aluksi voimakas hajuaisti heikkenee ajan myötä, eivätkä uhrit ole tietoisia kaasun läsnäolosta.
Mikä muodostaa purkaussyklin?
Purkaus/latausjakso ymmärretään yleisesti ladatun akun täydelliseksi purkamiseksi ja sitä seuraavaksi uudelleenlataukseksi, mutta näin ei aina ole. Akut ovat harvoin täysin tyhjiä, ja valmistajat käyttävät usein 80 prosentin purkautumissyvyys (DoD) -kaavaa akun arvioinnissa. Tämä tarkoittaa, että vain 80 prosenttia käytettävissä olevasta energiasta toimitetaan ja 20 prosenttia jää varaan. Akun pyöräytäminen alle täydellä purkautumisella pidentää käyttöikää, ja valmistajat väittävät, että tämä on lähempänä kenttäesitystä kuin täyttä sykliä, koska akut ladataan yleensä niin, että varakapasiteettia on jäljellä.
Ei ole olemassa vakiomääritelmää siitä, mitä purkaussykli muodostaa. Jotkut syklilaskurit lisäävät täyden määrän, kun akku ladataan. Älykäs akku voi vaatia 15 prosentin purkauksen latauksen jälkeen, jotta se täyttää purkausjakson. mitään vähempää ei lasketa sykliksi. Satelliitissa olevan akun tyypillinen DoD on 30–40 prosenttia ennen akkujen lataamista satelliittipäivän aikana. Uusi sähköauton akku voi ladata vain 80 prosenttiin ja purkaa 30 prosenttiin. Tämä kaistanleveys laajenee vähitellen akun haihtumisen myötä, jolloin ajomatkat ovat samat. Täyden latauksen ja purkamisen välttäminen vähentää akun rasitusta.
Hybridiauto käyttää vain murto-osan kapasiteetista kiihdytyksen aikana ennen akun lataamista. Ajoneuvon moottorin pyörittäminen kuluttaa alle 5 prosenttia energiaa käynnistysakkusta, ja tätä kutsutaan myös sykliksi autoteollisuudessa. Viittaus syklien määrään on tehtävä vastaavan tehtävän yhteydessä.
Viittaus purkausjaksoon tai syklien määrään ei liity yhtä hyvin kaikkiin akkusovelluksiin. Yksi esimerkki, jossa purkautumisjaksojen laskenta ei heijasta tarkasti käyttöikää, on tallennuslaite (ESS). Nämä akut täydentävät uusiutuvaa energiaa tuulivoimasta ja aurinkosähköstä toimittamalla lyhytaikaista energiaa tarvittaessa ja varastoimalla, jos niitä on liikaa. Latauksen ja purkamisen välinen aika voi olla millisekunteina; tyypillinen akun varaustila on 40–60 %. Kulumisen mittaamiseen voidaan käyttää kulmanlaskennan sijaan jaksolaskennan sijasta.
